滑橇式輸送機(jī)5.5m鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】
滑橇式輸送機(jī)5.5m鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,滑橇式,輸送,鏈?zhǔn)?動(dòng)力,設(shè)計(jì),cad,圖紙,說明書,仿單
摘 要
隨著社會(huì)文明發(fā)展與進(jìn)步，運(yùn)輸作為手段也不斷發(fā)展，特別是在汽車行業(yè)，滑橇式輸送系統(tǒng)在汽車制造中得到了廣泛的使用。本次設(shè)計(jì)的鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床能在高溫和低溫的環(huán)境下工作，也能夠低速運(yùn)行，以及它的柔性化輸送的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的生產(chǎn)率，由于鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床輸送與運(yùn)行速度穩(wěn)定，工作過程中所消耗的功率校小，壽命長，所以獲得了汽車制造業(yè)的青睞。鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床的設(shè)計(jì)主要包括，減速電機(jī)的選型以及載荷的計(jì)算與校核，鏈條的選擇，鏈輪的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)鏈輪軸的設(shè)計(jì)以及動(dòng)力棍子軸的設(shè)計(jì)，校核軸的疲勞強(qiáng)度，張緊裝置的設(shè)計(jì)，滾動(dòng)軸承的選擇與計(jì)算等。
關(guān)鍵詞：(滑橇式輸送系統(tǒng)、運(yùn)輸、速度、鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床)
ABSTRACT
With the development of social civilization and progress, as a means of transport is also growing, especially in the automotive industry, skid conveyor systems in the automobile industry have been widely used. The dynamic design of the chain roller bed to the high temperature and low temperature working environment, can also be low speed, as well as its flexible conveying the advantages of high productivity, power roller bed conveyor chain speed and stability , work the power consumed in the process school, long life, so get the favor of the automobile industry. Chain Power Roller bed design includes, gear motor selection and load calculation and checking, the choice of the chain, sprocket design, driven chain wheel axle design and the design of power stick, check the fatigue strength of shafts , tensioning device design, bearing selection and calculation.
Keywords：(Skid conveyor system、Transport、Speed、Chain Power Roller Bed)
目 錄
1?緒論 1
1．1 滑橇輸送機(jī)的發(fā)展及其行業(yè)現(xiàn)狀 1
1．1．1 滑橇式輸送機(jī)的發(fā)展 1
1．1．2 我國滑橇式輸送機(jī)的行業(yè)現(xiàn)狀 1
1．2 滑橇輸送機(jī)鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床主要組成 2
2 總體傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定 3
2．1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 3
2．1．1 傳動(dòng)方案的要求 3
2．1．2 擬定傳動(dòng)方案 3
3 減速電機(jī)的選型及計(jì)算 4
3．1 減速電機(jī)的選型 4
3．2 減速電機(jī)的相關(guān)計(jì)算 5
4 動(dòng)力輥?zhàn)釉O(shè)計(jì) 8
4．1 動(dòng)力棍子軸的設(shè)計(jì) 8
4．1．1 軸的分類 8
4．1．2 軸的設(shè)計(jì) 10
4．2 套筒的設(shè)計(jì) 13
4．3 滾子的設(shè)計(jì) 14
4．3．1 帶輪緣的滾子設(shè)計(jì) 14
4．3．2 不帶輪緣的滾子設(shè)計(jì) 15
5 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 15
5．1 鏈傳動(dòng)的介紹 15
5．1．1 滾子鏈鏈輪 15
5．1．2 滾子鏈鏈輪的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
5．2 滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 19
5．3 鏈傳動(dòng)工作情況分析 23
5．3．1 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析 23
5．3．2鏈傳動(dòng)的受力分析 25
5．3．3滾子鏈傳動(dòng)失效形式 26
5．3．4鏈傳動(dòng)的布置、張緊和潤滑 27
6 基于動(dòng)力輥?zhàn)拥臐L動(dòng)軸承設(shè)計(jì) 30
6．1 滾動(dòng)軸承的介紹 30
6．1．1 滾動(dòng)軸承的工作特點(diǎn) 30
6．1．2 滾動(dòng)軸承的主要類型 31
6．2 滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算 32
6．3 設(shè)計(jì)總結(jié) 33
結(jié)束語 35
參考文獻(xiàn) 36
外文資料 37
中文翻譯 51
致 謝
1? 緒論
1．1 滑橇輸送機(jī)的發(fā)展及其行業(yè)現(xiàn)狀
1．1．1 滑橇式輸送機(jī)的發(fā)展
19世紀(jì)末，滑橇輸送機(jī)已開始在軍工、鋼鐵等行業(yè)得到應(yīng)用。所以，滑橇輸送機(jī)是機(jī)械化輸送領(lǐng)域中歷史悠久、使用時(shí)間長、結(jié)構(gòu)品種多因而占有重要地位的一個(gè)部類。
現(xiàn)代的滑橇輸送機(jī)發(fā)展初期，由于受當(dāng)時(shí)的社會(huì)整體水平與科技的制約，發(fā)展速度比較緩慢。直到20世紀(jì)初，一方面社會(huì)上各種工業(yè)機(jī)械的大生產(chǎn)對(duì)機(jī)械化輸送提出了強(qiáng)烈要求。于是，各種形式的輸送機(jī)陸續(xù)問世，生產(chǎn)輸送機(jī)的專業(yè)廠不斷建立，像著名的制造輸送機(jī)的美國WEBB公司，還有如：美國的ASI；日本的NKC、大福與椿本；德國的多爾；英國的海頓和法國的西塔姆、威利等。輸送機(jī)的產(chǎn)品也已從早期的機(jī)構(gòu)粗大、外表笨重、功能單一、可靠性差和維修不便等低水平階段發(fā)展到現(xiàn)在已是功能完善、調(diào)速精度高、可靠性好、有較高技術(shù)含量的機(jī)械產(chǎn)品。
1．1．2 我國滑橇式輸送機(jī)的行業(yè)現(xiàn)狀
滑橇式輸送機(jī)是由動(dòng)力滾床、平移滾床、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、舉升臺(tái)、平移機(jī)、鏈?zhǔn)捷斒剿蜋C(jī)等各種獨(dú)立輸送單元所組成的組合式輸送系統(tǒng)，攜帶輸送物品的橇體依靠托滾或鏈條的摩擦力實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存、前進(jìn)、后退、平移、舉升和旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜功能，具有機(jī)動(dòng)靈活、組合方便、運(yùn)行平穩(wěn)、布置緊湊等特點(diǎn)，是汽車和其它大型物體，噴漆、裝配的理想運(yùn)輸設(shè)備。
我國的輸送業(yè)是解放后才開始正式建立的，機(jī)械化輸送業(yè)在中國的發(fā)展也只有幾十年的歷史，所以，我國的輸送機(jī)行業(yè)可以算的上是一個(gè)年輕的行業(yè)。
我國滑橇輸送機(jī)的生產(chǎn)是從國外同類設(shè)備進(jìn)行測繪和仿制開始的。早期，專業(yè)生產(chǎn)廠很少，即使有，規(guī)模也不大，滑橇輸送機(jī)大都是一些專業(yè)廠作為非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品來生產(chǎn)的，因此，生產(chǎn)效率低，技術(shù)不配套，發(fā)展非常緩慢。
進(jìn)入80年代，尤其是改革開放以來，為了滿足大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)的需求，一個(gè)個(gè)新興的以滑橇輸送機(jī)為主的專業(yè)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。這些新興的生產(chǎn)廠家，凡能在激烈競爭中生存下來并迅速發(fā)展的，往往都具有知識(shí)密集、人才密集、資金密集與信息密集等特點(diǎn)。到80年代末、90年代初，中國的滑橇輸送機(jī)械進(jìn)入了飛速發(fā)展時(shí)期，隨著中國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步騰飛，汽車、摩托車、家電、輕工、化工、鋼鐵等行業(yè)引進(jìn)了許多國外成套進(jìn)口設(shè)備。其中，有不少是滑橇式輸送設(shè)備。這些滑橇式輸送設(shè)備的配套國產(chǎn)化工作，既為滑橇式輸送機(jī)制造廠提供了市場，又為我國滑橇式輸送機(jī)行業(yè)提供了向先進(jìn)工業(yè)國家學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，促進(jìn)了我國滑橇式輸送機(jī)行業(yè)的發(fā)展。
應(yīng)該說我國的滑橇式輸送機(jī)械工業(yè)由于底子薄、發(fā)展晚、同國外差距較大，目前的整體水平僅相當(dāng)于國外七、八十年代的水平。至于滑橇輸送機(jī)行業(yè)則更為薄弱。但是，由于國家的大力扶植，大部分新興的滑橇輸送機(jī)企業(yè)，通過廣泛地同國內(nèi)有關(guān)高校聯(lián)合，共同承擔(dān)工程、聯(lián)合開發(fā)，有些還與國外的同行進(jìn)行長期的合作，與國外先進(jìn)企業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)與生產(chǎn)新型的滑橇輸送機(jī)，并努力與國際接軌。通過這些途徑，在很短時(shí)間內(nèi)，使我國的滑橇式輸送機(jī)制造廠快速地提高了自身的技術(shù)水平，個(gè)別先進(jìn)企業(yè)將滑橇式輸送機(jī)產(chǎn)品出口到國外，我國的滑橇輸送機(jī)械也正逐步走向世界。
1．2 滑橇輸送機(jī)鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床主要組成
盡管滑橇式輸送機(jī)的品種繁多，有些結(jié)構(gòu)還比較復(fù)雜，但作為組成輸送機(jī)的功能部件基本上由下述幾類組成。
(1) 原動(dòng)機(jī)
原動(dòng)機(jī)是滑橇式輸送機(jī)鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床的動(dòng)力來源，一般都采用交流電動(dòng)機(jī)。視需要可以采用普通的交流異步電動(dòng)機(jī)，或采用交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)?？烧{(diào)速的電動(dòng)機(jī)有變級(jí)式的小范圍內(nèi)有級(jí)調(diào)速的電動(dòng)機(jī)，也有能無級(jí)調(diào)速的變頻、滑差交流電動(dòng)機(jī)。采用可調(diào)速電機(jī)，電動(dòng)機(jī)本身成本較高，但驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)卻比較簡單。
(2) 驅(qū)動(dòng)裝置
? 驅(qū)動(dòng)裝置，又稱驅(qū)動(dòng)站。通過驅(qū)動(dòng)裝置將電動(dòng)機(jī)與輸送機(jī)頭軸聯(lián)接起來，驅(qū)動(dòng)裝置的組成取決于其要實(shí)現(xiàn)的功能，通過驅(qū)動(dòng)裝置要實(shí)現(xiàn)的功能有：
① 降低速度?? 由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相對(duì)于輸送鏈條運(yùn)行速度的要求高得多，所以滑橇式輸送機(jī)鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床必須有減速機(jī)構(gòu)。減速機(jī)構(gòu)通常有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)和履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。
② 機(jī)械調(diào)速?? 傳動(dòng)鏈條的運(yùn)行速度如需在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，雖然可通過電動(dòng)機(jī)調(diào)速來實(shí)現(xiàn)，由于單純用電動(dòng)機(jī)調(diào)速，會(huì)有電機(jī)轉(zhuǎn)速低輸出轉(zhuǎn)矩小的弊病，所以在驅(qū)動(dòng)裝置中設(shè)置機(jī)械調(diào)速裝置，如機(jī)械無級(jí)變速機(jī)與變速箱等。
③ 安全保護(hù)??滑橇式輸送機(jī)鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床在工作過程中要求有安全保護(hù)與緊急制動(dòng)的功能，安全保護(hù)設(shè)備大都設(shè)置在驅(qū)動(dòng)站的高速運(yùn)行部分。
(3) 張緊裝置
張緊裝置用來拉緊尾輪，其作用在于：
① 保持輸送鏈條在一定的張緊狀態(tài)下運(yùn)行，消除因鏈條松弛使鏈條輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)跳動(dòng)、振動(dòng)和異常噪聲等現(xiàn)象。
② 當(dāng)輸送鏈條因磨損而伸長時(shí)，通過張緊裝置補(bǔ)償，保持鏈條的預(yù)緊度。
張緊裝置有重錘張緊與彈簧張緊兩種方法，張緊裝置應(yīng)安裝于鏈條輸送機(jī)線路中張力小的部位。
(4) 電控裝置
電控裝置對(duì)單臺(tái)滑橇式輸送機(jī)鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床來說，其主要功能是控制驅(qū)動(dòng)裝置，使鏈條按要求的規(guī)律運(yùn)行。但對(duì)于由輸送機(jī)組成的生產(chǎn)自動(dòng)線，如積放式懸掛輸送線、帶移行器等轉(zhuǎn)向裝置的承托式鏈條輸送線設(shè)備，它的功能就要廣泛得多。除了一般的控制輸送機(jī)速度外，還需完成雙（多）機(jī)驅(qū)動(dòng)的同步、信號(hào)采集、信號(hào)傳遞、故障診斷等使鏈條自動(dòng)生產(chǎn)線滿足生產(chǎn)工藝要求的各種功能。
2 總體傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定
2．1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
機(jī)械傳動(dòng)裝置位于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間，用以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力或改變運(yùn)動(dòng)方式。傳動(dòng)裝置方案設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)整個(gè)機(jī)械的工作性能，尺寸，重量和成本等影響很大。
2．1．1 傳動(dòng)方案的要求
合理的傳動(dòng)方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)該滿足工作可靠、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低廉、工藝性好、 使用和維護(hù)方便等要求。任何一個(gè)方案，要滿足上述所有要求是十分困難的，設(shè)計(jì)時(shí)要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。
2．1．2 擬定傳動(dòng)方案
滿足同一工作機(jī)的功能要求，往往可采用不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、不同的組合和布局，從而可得出不同的傳動(dòng)方案。擬定傳動(dòng)方案時(shí)應(yīng)該充分了解各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能及適用條件，結(jié)合工作機(jī)所傳遞的載荷性質(zhì)和大小、運(yùn)動(dòng)方式和速度以及工作條件等。對(duì)各種傳動(dòng)方案進(jìn)行分析比較，合理地選擇。
由于本次設(shè)計(jì)選用的是SEW（天津）公司的減速電機(jī)，采用的是三相交流異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)與減速器采用的是一種直聯(lián)的方式，即電機(jī)法蘭盤和減速器的法蘭盤通過螺栓聯(lián)接。具體選用的是R系列斜齒輪減速電機(jī)。通過底座安裝，輸出軸是實(shí)心軸，水平放置，布局比較緊湊，能夠?qū)崿F(xiàn)傳動(dòng)的要求。見圖1。
圖1
3 減速電機(jī)的選型及計(jì)算
3．1 減速電機(jī)的選型
SEW的R系列斜齒輪減速電機(jī)的選型，原則上應(yīng)該根據(jù)負(fù)載的條件來選擇減速電機(jī)。在減速電機(jī)的輸出軸上所有的負(fù)載有兩種，即阻尼轉(zhuǎn)矩和慣量負(fù)載。
（1）當(dāng)鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床作空載運(yùn)行時(shí)，在整個(gè)速度范圍內(nèi)，加在減速電機(jī)輸出軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)在減速電機(jī)輸出軸的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，即應(yīng)在轉(zhuǎn)矩速度特性曲線的連續(xù)工作區(qū)。
（2）最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，加載周期以及過載時(shí)間都在提供的特性曲線的準(zhǔn)許范圍以內(nèi)。
（3）減速電機(jī)在加速/減速過程中的轉(zhuǎn)矩應(yīng)在加速之內(nèi)。
（4）對(duì)要求頻繁起，制動(dòng)以及周期性變化的負(fù)載，必須檢查它的在一個(gè)周期中的轉(zhuǎn)矩均方根值。并應(yīng)小于減速電機(jī)的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩。
3．2 減速電機(jī)的相關(guān)計(jì)算
（1）負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算方法加到減速電機(jī)輸出軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式，因機(jī)械而異。本次設(shè)計(jì)的動(dòng)力滾床，應(yīng)計(jì)算出折算到減速電機(jī)輸出軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。由于動(dòng)力滾床的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在系統(tǒng)穩(wěn)定前是最大的，之后才慢慢的進(jìn)入系統(tǒng)的平穩(wěn)期，所以要根據(jù)電機(jī)的穩(wěn)定時(shí)間來計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)；
起始速度；
穩(wěn)定速度；
電機(jī)穩(wěn)定的時(shí)間應(yīng)該在之間，取 ，；
式中表示電機(jī)在0.1s內(nèi)的啟動(dòng)加速度，表示電機(jī)在0.5s內(nèi)的啟動(dòng)加速度；
式中D表示滾子的直徑：
動(dòng)力棍子1,2,3,4,5,6的角速度：
動(dòng)力棍子1,2,3,4,5,6的轉(zhuǎn)速：
（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩，所以減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，輸出轉(zhuǎn)速為了選到最合適的減速電機(jī)，有必要了解該減速電機(jī)所驅(qū)動(dòng)機(jī)器的詳盡技術(shù)特性，確定一個(gè)使用系數(shù)
a.使用系數(shù)。?
減速電機(jī)的選用首先應(yīng)確定以下技術(shù)參數(shù)：每天工作小時(shí)數(shù)；每小時(shí)起停次數(shù)；每小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)周期；可靠度要求；工作機(jī)轉(zhuǎn)矩T；輸出轉(zhuǎn)速n；載荷類型；環(huán)境溫度；現(xiàn)場散熱條件；減速電機(jī)通常是根據(jù)恒轉(zhuǎn)矩、起停不頻繁及常溫的情況設(shè)計(jì)的。其許用輸出轉(zhuǎn)矩T由下式確定：
其中 ，
式中表示減速電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，表示減速電機(jī)的使用系數(shù):
傳動(dòng)比:
式中表示減速器的輸入轉(zhuǎn)速，表示電機(jī)減速器的輸出轉(zhuǎn)速:
電機(jī)的功率:
表示減速機(jī)的傳動(dòng)效率，
所以電機(jī)的功率選P=0.37kw
在選用減速電機(jī)時(shí)，根據(jù)不同的工況，必須同時(shí)滿足以下條件：
1、出≥工作機(jī)
2、=總工作機(jī)
式中： 總 表示總的使用系數(shù)
總
表示載荷特性系數(shù)
表示環(huán)境溫度系數(shù)
表示可靠度系數(shù)
表示運(yùn)行周期系數(shù)(見下表1各系數(shù)參數(shù))
表1 各個(gè)系數(shù)參數(shù)
根據(jù)每天工作小時(shí)數(shù)為16小時(shí)；每小時(shí)起停次數(shù)80次；每小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)周期100%，運(yùn)轉(zhuǎn)周期系數(shù)KW=1；可靠度要求較高，可靠度系數(shù)KR=1.6；
總
b.載荷類型：
均勻載荷，允許慣性加速系數(shù)?
中等沖擊載荷，允許慣性加速系數(shù)
強(qiáng)沖擊載荷，允許慣性加速系數(shù)?
慣性加速系數(shù)=所有外部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
根據(jù)以上計(jì)算及已知條件，由SEW的R系列斜齒輪減速電機(jī)選型參數(shù)表中，選用合適的減速電機(jī)型號(hào)。
本次設(shè)計(jì)選用的電機(jī)減速器的型號(hào)為：R37DT71D4BMG
電動(dòng)機(jī)的功率為：0.37kw
電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)為：4
減速器的輸出轉(zhuǎn)速為：29r/min
輸出扭矩為：123
總重量為：16kg
輸出軸許用徑向載荷：5590N
4 動(dòng)力輥?zhàn)釉O(shè)計(jì)
動(dòng)力輥?zhàn)釉O(shè)計(jì)包括軸、套筒、滾子、雙鏈輪設(shè)計(jì)，所起的作用是使攜帶輸送物品的橇體依靠托滾的摩擦力實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存、前進(jìn)、后退、平移等復(fù)雜功能。
4．1 動(dòng)力棍子軸的設(shè)計(jì)
4．1．1 軸的分類：
（1）按軸受載情況分為：
a.轉(zhuǎn)軸 支承傳動(dòng)零件又傳遞動(dòng)力，即同時(shí)承受扭矩和彎矩。
b.心軸 只支承回轉(zhuǎn)零件而不傳遞動(dòng)力，即只承受彎矩。心軸又分為固定心軸（工作時(shí)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)）和轉(zhuǎn)動(dòng)心軸（工作時(shí)軸轉(zhuǎn)動(dòng)）。
c.傳動(dòng)軸 主要起傳遞動(dòng)力作用，即主要承受扭矩。
（2）按結(jié)構(gòu)形狀分為：光軸和階梯軸；實(shí)心軸和空心軸。
（3）按幾何軸線形狀分為：直軸、曲軸和鋼絲軟軸。
本次設(shè)計(jì)的動(dòng)力棍子的軸屬于固定心軸（工作時(shí)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)）
表2 軸的常用材料機(jī)械性能
材料牌號(hào)
熱處理
毛坯直徑
（mm）
硬度
(HBS)
抗拉強(qiáng)度極限σb
屈服強(qiáng)度極限σs
彎曲疲勞極限σ-1
剪切疲勞極限τ-1
許用彎曲應(yīng)力[σ-1]
備注
Q235A
熱軋或鍛后空冷
≤100
400-420
225
170
105
40
用于不重要及受載荷不大的軸
>100—250
375-390
215
45
正火
回火
≤10
170—217
590
295
225
140
55
應(yīng)用最廣泛
>100—300
162—217
570
285
245
135
調(diào)質(zhì)
≤200
217—255
640
355
275
155
60
40Cr
調(diào)質(zhì)
≤100
>100—300
241—286
735
685
540
490
355
355
200
185
70
用于載荷較大，而無很大沖擊的重要軸
40CrNi
調(diào)質(zhì)
≤100
>100—300
270—300
240—270
900
785
735
570
430
370
260
210
75
用于很重要的軸
38SiMnMo
調(diào)質(zhì)
≤100
>100—300
229—286
217—269
735
685
590
540
365
345
210
195
70
用于重要的軸，性能近于40CrNi
38CrMoAlA
調(diào)質(zhì)
≤60
>60—100
>100—160
293—321
277—302
241—277
930
835
785
785
685
590
440
410
375
280
270
220
75
用于要求高耐磨性，高強(qiáng)度且熱處理（氮化）變形很小的軸
20Cr
滲碳
淬火
回火
≤60
滲碳
56—62HRC
640
390
305
160
60
用于要求強(qiáng)度及韌性均較高的軸
3Cr13
調(diào)質(zhì)
≤100
≥241
835
635
395
230
75
用于腐蝕條件下的軸
1Cr18Ni9Ti
淬火
≤100
≤192
530
195
190
115
45
用于高低溫及腐蝕條件下的軸
180
110
100—200
490
QT600-3
190—270
600
370
215
185
用于制造復(fù)雜外形的軸
QT800-2
245—335
800
480
290
250
4．1．2 軸的設(shè)計(jì)
（1）選擇軸的材料
選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由軸的常用材料及其主要力學(xué)性能表 查得：
， ， ，
（2）初步確定軸端直徑
取A=103（按軸的材料45選取A ,A的取值從126--103，因轉(zhuǎn)速低且單向旋轉(zhuǎn)故取小值）軸的輸入端直徑:
考慮到軸的結(jié)構(gòu)，軸徑應(yīng)增大，取。
（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
取軸頸處的直徑為25mm，與深溝球軸承6205—2Z的孔徑相同。軸承的軸向固定采用彈性擋圈25mm,軸的結(jié)構(gòu)圖如圖2：
圖2
a.計(jì)算軸的支承反力，彎矩
軸的垂直面受力簡圖，如圖3：
圖3
軸端支承反力：
區(qū)段：AC
剪力
彎矩
撓度
轉(zhuǎn)角
區(qū)段：CD
剪力
彎矩
撓度
轉(zhuǎn)角
根據(jù)上式：
最大轉(zhuǎn)矩： ；
根據(jù)碳鋼的彈性模量從196—206，取 ；
由于心軸的的截面是圓，慣性矩，所以有下式：
最大撓度：
由 ,
=
=0.09mm
轉(zhuǎn)角：
=
（4）軸的疲勞強(qiáng)度校核
a.確定危險(xiǎn)截面:
根據(jù)載荷分布及應(yīng)力集中部位，確定兩個(gè)截面為應(yīng)力集中部位，且為危險(xiǎn)截面。如下圖4：
圖4
由校核危險(xiǎn)截面的許用安全系數(shù),計(jì)算安全系數(shù)均大于許用值，故軸的疲勞強(qiáng)度足夠。
心軸的實(shí)際受力如下圖：
圖5
4．2 套筒的設(shè)計(jì)
實(shí)際上在本次設(shè)計(jì)中，套筒也起著軸的作用，套筒充當(dāng)?shù)氖强招妮S，所起的作用是傳遞扭矩。
（1）選擇套筒的材料
套筒的材料為Q235A，采用發(fā)黑處理。
（2）初步確定套筒的內(nèi)徑和外徑
根據(jù)心軸的直徑,由心軸的受力所產(chǎn)生軸的撓度，故套筒的內(nèi)徑，套筒的外徑
（3）套筒的結(jié)構(gòu)和各個(gè)尺寸如下圖圖6：
圖6
4．3 滾子的設(shè)計(jì)
4．3．1 帶輪緣的滾子設(shè)計(jì)
（焊接件）尺寸如下圖圖7：
圖7
4．3．2 帶輪緣的滾子設(shè)計(jì)
尺寸如下圖圖8：
圖8
5 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)：
5．1鏈傳動(dòng)的介紹
鏈傳動(dòng)是應(yīng)用較廣的一種機(jī)械傳動(dòng)，是依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高，徑向壓軸力小，能在高溫及低速情況下工作；與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)安裝精度要求較低，成本低廉，可遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比。按用途不同，鏈可分為：傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈，在一般機(jī)械傳動(dòng)中，常用的是傳動(dòng)鏈。傳動(dòng)鏈有滾子鏈和齒形鏈等類型，其中滾子鏈?zhǔn)褂米顝V，齒形鏈?zhǔn)褂幂^少。
5．1．1滾子鏈鏈輪
（1）鏈輪齒形必須保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進(jìn)入和退出嚙合，盡量減少嚙合時(shí)的鏈節(jié)的沖擊和接觸應(yīng)力，而且要易于加工。
（2）常用的鏈輪端面齒形見下圖。
圖9 滾子鏈鏈輪端面齒形
圖10 滾子鏈鏈輪的軸面齒形
它是由三段圓弧aa 、ab、cd和一段直線bc構(gòu)成，簡稱三圓弧一直線齒形。齒形用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工，在鏈輪工作圖上不必繪制端面齒形，只需在圖上注明"齒形按3R GBT 1244-1985規(guī)定制造"即可，但應(yīng)繪制鏈輪的軸面齒形，其尺寸參閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。工作圖中應(yīng)注明節(jié)距p 、齒數(shù)z 、分度圓直徑d （鏈輪上鏈的各滾子中心所在的圓）、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df 。其計(jì)算公式為：
分度圓直徑
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
式中---滾子直徑（mm）
5．1．2 滾子鏈鏈輪的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鏈輪材料應(yīng)保證輪齒有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，故鏈輪齒面一般都經(jīng)過熱處理，使之達(dá)到一定硬度。常用材料下表3：
表3 鏈輪材料
鏈輪材料
熱處理
齒面硬度
應(yīng)用范圍
15、20
滲碳、淬火、回火
50—60HRC
z<=25有沖擊載荷的鏈輪
35
正火
160—200HBS
z>25的鏈輪
45、50、ZG310-570
淬火、回火
40—45HRC
無劇烈沖擊振動(dòng)和要求耐磨損的鏈輪
15Cr、20Cr
滲碳、淬火、回火
50—60HRC
z<25的大功率傳動(dòng)鏈輪
40Cr、355SiMn、35CrMo
淬火、回火
40—50HRC
要求強(qiáng)度較高和耐磨損的重要鏈輪
A3、A5
焊接退火
140HBS
中低速、中等功率的較大鏈輪
不低于HT200的灰鑄鐵
淬火、回火
260—280HBS
z>50的鏈輪 v<2m/s
夾布膠木
P<6kW、速度較高、要求傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小的鏈輪
（1）鏈輪的結(jié)構(gòu)：
a.驅(qū)動(dòng)單鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖11：
圖11
b.雙鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖12：
圖12
c.張緊鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖13：
圖13
5．2滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算：
（1）確定傳動(dòng)比
根據(jù)整個(gè)的設(shè)計(jì)尺寸及驅(qū)動(dòng)速度的要求，驅(qū)動(dòng)鏈輪的齒數(shù),傳動(dòng)雙鏈輪的齒數(shù),所有傳動(dòng)比：
（2）當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率
根據(jù)鏈傳動(dòng)的工作情況、主動(dòng)鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈條傳動(dòng)所傳遞的功率修正為當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率
式中：----工況系數(shù)
----主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)
-----多排鏈系數(shù)
------傳遞的功率，kw
表4 工況系數(shù)
載荷種類
原動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)或汽輪機(jī)
內(nèi)燃機(jī)
載荷平穩(wěn)
1.0
1.2
中等沖擊
1.3
1.4
較大沖擊
1.5
1.7
表5 多排鏈系數(shù)
排數(shù)
1
2
3
4
5
1
1.7
2.5
3.3
4.1
表6 主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
0.446
0.554
0.664
0.775
0.887
1
1.11
1.23
1.34
1.46
1.58
1.70
1.82
1.93
0.326
0.441
0.566
0.701
0.846
1
1.16
1.33
1.51
1.69
1.89
2.08
2.29
2.50
由上式計(jì)算：
（3）確定鏈條型號(hào)和節(jié)距p
鏈條型號(hào)根據(jù)當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速由下圖得到。然后由規(guī)格及參數(shù)表確定鏈條節(jié)距p：
圖14 單排滾子鏈額定功率曲線
表7 滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)
鏈號(hào)
節(jié)距p
排距
滾子外徑d1max
內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬
b1min
銷軸直徑
d2max
鏈板高度
h2max
極限拉伸載荷
Qmin
每米質(zhì)量
q
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
08A
12.70
14.38
7.95
7.85
3.96
12.07
13800
0.60
10A
15.875
18.11
10.16
9.40
5.08
15.09
21800
1.00
12A
19.05
22.78
11.91
12.57
5.95
18.08
31100
1.50
16A
25.40
29.29
15.88
15.75
7.94
24.13
55600
2.60
20A
31.75
35.76
19.05
18.90
9.54
30.18
86700
3.80
24A
38.10
45.44
22.23
25.22
11.10
36.20
124600
5.60
28A
44.45
48.87
25.40
25.22
12.70
42.24
169000
7.50
32A
50.80
58.55
28.53
31.55
14.29
48.26
222400
10.10
40A
76.20
87.83
47.63
47.35
23.30
72.39
500400
22.60
本次的設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)鏈條，傳動(dòng)鏈條的型號(hào)為：10A ，節(jié)距p=15.875。
（4）鏈速和鏈輪的極限轉(zhuǎn)速
鏈速的提高受到動(dòng)載荷的限制，所以一般最好不超過12m/s。鏈輪的最佳轉(zhuǎn)速和極限轉(zhuǎn)速可參看上圖（單排滾子鏈額定功率曲線）。圖中接近于最大許用傳動(dòng)功率時(shí)的轉(zhuǎn)速為最佳轉(zhuǎn)速，功率曲線右側(cè)豎線為極限轉(zhuǎn)速。
（5）鏈節(jié)距
鏈節(jié)距愈大，鏈和鏈輪齒各部尺寸也愈大，鏈的拉曳能力也愈大，但傳動(dòng)的速度不均勻性、動(dòng)載荷、噪聲等都將增加。因此設(shè)計(jì)時(shí)，在承載能力足夠的條件下，應(yīng)選取較小節(jié)距的單排鏈，高速重載時(shí)，可選用小節(jié)距的多排鏈。本次設(shè)計(jì)的鏈均為小節(jié)距的單排鏈。
（6）驅(qū)動(dòng)鏈的長度和中心距
若鏈傳動(dòng)中心距過小，則小鏈輪上的包角也小，同時(shí)嚙合的鏈輪齒數(shù)也減少；中心距過大，則易使鏈條抖動(dòng)。
鏈的長度常用鏈節(jié)數(shù)表示。按帶傳動(dòng)求帶長的公式可導(dǎo)出。
式中 a 為鏈傳動(dòng)的中心矩：
鏈條節(jié)數(shù)，先初定中心距：。
取鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，故取
根據(jù)圓整后的鏈節(jié)數(shù)用下式計(jì)算實(shí)際中心距：
（7）傳動(dòng)鏈的長度和中心距
鏈條的節(jié)數(shù)，先初定中心距：
取鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，故取
根據(jù)圓整后的鏈節(jié)數(shù)用下式計(jì)算實(shí)際中心距：
（8）驅(qū)動(dòng)鏈條的長度L
（9）傳動(dòng)鏈條的長度
（10）鏈條的速度v
（11）驅(qū)動(dòng)鏈輪及傳動(dòng)鏈輪作用在軸上的壓力
, 取
5．3 鏈傳動(dòng)工作情況分析
5．3．1 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析
(1)鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性
鏈條進(jìn)入鏈輪后形成折線，因此鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)情況和繞在正多邊形輪子上的帶傳動(dòng)很相似，見下圖。邊長相當(dāng)于鏈節(jié)距，邊數(shù)相當(dāng)于鏈輪齒數(shù)。鏈輪每轉(zhuǎn)一周，鏈移動(dòng)的距離為，設(shè)、為兩鏈輪的齒數(shù)， 為節(jié)距（mm），、為兩鏈輪的轉(zhuǎn)速（r/min）， 則鏈條的平均速度v（m/s）為
鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比：
事實(shí)上，鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比都是變化的。分析如下：設(shè)鏈的緊邊在傳動(dòng)時(shí)處于水平位置，見下圖15。設(shè)主動(dòng)輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則其分度圓周速度為 。當(dāng)鏈節(jié)進(jìn)入主動(dòng)輪時(shí)，其銷軸總是隨著鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷改變其位置。當(dāng)位于角的瞬時(shí)，水平運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度v等于銷軸圓周速度的水平分量。即鏈速V：
圖15
角的變化范圍在±之間，。 當(dāng)時(shí)，鏈速最大，；當(dāng)時(shí)，鏈速最小，。因此，即使主動(dòng)鏈輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鏈速也是變化的。每轉(zhuǎn)過一個(gè)鏈節(jié)距就周期變化一次。同理，鏈條垂直運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度也作周期性變化，從而使鏈條上下抖動(dòng)。
從動(dòng)鏈輪由于鏈速常數(shù)和角的不斷變化，因而它的角速度也是變化的。
鏈傳動(dòng)比的瞬時(shí)傳動(dòng)比為。顯然，瞬時(shí)傳動(dòng)比不能得到恒定值。因此鏈傳動(dòng)工作不穩(wěn)定。
（2）鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷
鏈傳動(dòng)在工作時(shí)產(chǎn)生動(dòng)載荷的主要原因是：
a.鏈速和從動(dòng)鏈輪角速度周期性變化，從而產(chǎn)生了附加的動(dòng)載荷。鏈的加速度愈大，動(dòng)載荷也將愈大。鏈輪轉(zhuǎn)速愈高、鏈節(jié)距愈大、鏈輪齒數(shù)愈少，動(dòng)載荷都將增大。
b.鏈沿垂直方向分速度也作周期性地變化，使鏈產(chǎn)生橫向振動(dòng)，這也是鏈傳動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)載荷的原因之一。
c.鏈節(jié)進(jìn)入鏈輪的瞬時(shí)，鏈節(jié)與鏈輪輪 齒以一定的相對(duì)速度嚙合，鏈與輪齒將受到?jīng)_擊，并產(chǎn)生附加動(dòng)載荷。如下圖16所示，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，把鏈輪看作靜止的，鏈節(jié)就以角速度w 進(jìn)入輪齒而產(chǎn)生沖擊。這種現(xiàn)象，隨著鏈輪轉(zhuǎn)速的增加和鏈節(jié)距的加大而加劇。使傳動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。
圖 16
d.若鏈的張緊不好、鏈條松弛，在起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、載荷變化等情況下，將產(chǎn)生慣性沖擊，使鏈傳動(dòng)產(chǎn)生很大的動(dòng)載荷。由于鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷效應(yīng)，鏈傳動(dòng)不宜用于高速。
5．3．2鏈傳動(dòng)的受力分析
安裝鏈傳動(dòng)時(shí)，只需不大的張緊力，主要是使鏈松邊的垂度不致過大，否則會(huì)產(chǎn)生顯著振動(dòng)、跳齒和脫鏈。若不考慮傳動(dòng)中的動(dòng)載荷，作用在鏈上的力有：圓周力（即有效拉力）F、離心拉力和懸垂拉力。如下圖17所示。
圖17
鏈在傳動(dòng)中的主要作用力有：
（1）鏈的緊邊拉力為 （N）
（2）鏈的松邊拉力為 （N）
（3）圍繞在鏈輪上的鏈節(jié)在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的離心拉力 （N）
式中：q為鏈的每米長質(zhì)量，kg/m；v為鏈速m/s。
（4）懸垂拉力
可利用求懸索拉力的方法近似求得 ?。∟）
式中：a為鏈傳動(dòng)的中心距，m ；
g為重力加速度，；
為下垂量y=0.02a時(shí)的垂度系數(shù)，與安裝角β有關(guān)。
鏈作用在軸上的壓力可近似地取為，有沖擊和振動(dòng)時(shí)取大值。
表8 的值
值
水平傳動(dòng)
兩鏈輪中心連線與水平面斜角<
兩鏈輪中心連線與水平面斜角>
垂直傳動(dòng)
6
4
2
1
5．3．3滾子鏈傳動(dòng)失效形式
鏈傳動(dòng)的主要失效形式有以下幾種：
（1）鏈板疲勞破壞
鏈在松邊拉力和緊邊拉力的反復(fù)作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板會(huì)發(fā)生疲勞破壞。正常潤滑條件下，疲勞強(qiáng)度是限定鏈傳動(dòng)承載能力的主要因素。
（2）滾子套筒的沖擊疲勞破壞
鏈傳動(dòng)的嚙入沖擊首先由滾子和套筒承受。在反復(fù)多次的沖擊下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，滾子、套筒會(huì)發(fā)生沖擊疲勞破壞。這種失效形式多發(fā)生于中、高速閉式鏈傳動(dòng)中。
（3）銷軸與套筒的膠合
潤滑不當(dāng)或速度過高時(shí)，銷軸和套筒的工作表面會(huì)發(fā)生膠合。膠合限定了鏈傳動(dòng)的極限轉(zhuǎn)速。
（4）鏈條鉸鏈磨損
鉸鏈磨損后鏈節(jié)變長，容易引起跳齒或脫鏈。開式傳動(dòng)、環(huán)境條件惡劣或潤滑密封不良時(shí)，極易引起鉸鏈磨損，從而急劇降低鏈條的使用壽命。
（5）過載拉斷
這種拉斷常發(fā)生于低速重載或嚴(yán)重過載的傳動(dòng)中。
5．3．4鏈傳動(dòng)的布置、張緊和潤滑
(1)鏈傳動(dòng)的布置
為使鏈傳動(dòng)能工作正常，應(yīng)注意其合理布置，布置的原則簡要說明如下：
a.兩鏈輪的回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一垂直平面內(nèi)，否則易使鏈條脫落和產(chǎn)生不正常的磨損。
b.兩鏈輪中心連線最好是水平的，或與水平面成45° 以下的傾角，盡量避免垂直傳動(dòng)，以免與下方鏈輪嚙合不良或脫離嚙合。
c.常見合理布置形式參見下表。
表9 傳動(dòng)鏈的布置
本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)鏈輪的布置，采用的是兩輪軸線不在同一水平面，松邊應(yīng)在下面。選擇的是第二種布置方案。
傳動(dòng)鏈輪的布置，采用的是兩輪軸線在同一水平面，松邊在下面，選擇的是第三種布置方案。
(2)鏈傳動(dòng)的張緊
鏈傳動(dòng)中如松邊垂度過大，將引起嚙合不良和鏈條振動(dòng)，所以鏈傳動(dòng)張緊的目的和帶傳動(dòng)不同，張緊力并不決定鏈的工作能力，而只是決定垂度的大小。
張緊的方法很多，最常見的是移動(dòng)鏈輪以增大兩輪的中心矩。但如中心距不可調(diào)時(shí)，也可以采用張緊輪張緊，見下圖18 a、b。張緊輪應(yīng)裝在靠近主動(dòng)鏈輪的松邊上。不論是帶齒的還是不帶齒的張緊輪，其分度圓直徑最好與小鏈輪的分度圓直徑相近。此外還可以用壓板或托板張緊（下圖18 c、d）。特別是中心距大的鏈傳動(dòng)，用托板控制垂度更為合理。
圖18 鏈的張緊裝置
本次設(shè)計(jì)的張緊裝置如下圖19：
圖19 張緊裝置
（3）鏈傳動(dòng)的潤滑
鏈傳動(dòng)的潤滑至關(guān)重要。合宜的潤滑能顯著降低鏈條鉸鏈的磨損，延長使用壽命。鏈傳動(dòng)的潤滑方法可根據(jù)下圖20選取。通常有四種潤滑方式：Ⅰ——人工定期用油壺或油刷給油；Ⅱ——滴油潤滑，用油杯通過油管向松邊內(nèi)外鏈板間隙處滴油；Ⅲ——油浴潤滑或飛濺潤滑，采用密封的傳動(dòng)箱體，前者鏈條及鏈輪一部分浸入油中，后者采用直徑較大的甩油盤濺油；Ⅳ——油泵壓力噴油潤滑，用油泵經(jīng)油管向鏈條連續(xù)供油，循環(huán)油可起潤滑和冷卻的作用。鏈傳動(dòng)使用的潤滑油運(yùn)動(dòng)粘度在運(yùn)轉(zhuǎn)溫度下約為20mm2/s～40mm2/s。只有轉(zhuǎn)速很慢又無法供油的地方，才可以用油脂代替。
圖20
本次設(shè)計(jì)的鏈的潤滑方式，因?yàn)殒溗俦容^低，所有選擇人工定期潤滑。
6 基于動(dòng)力輥?zhàn)拥臐L動(dòng)軸承設(shè)計(jì)
6．1 滾動(dòng)軸承的介紹
滾動(dòng)軸承是廣泛運(yùn)用的機(jī)械支承。其功能是在保證軸承有足夠壽命的條件下，用以支承軸及軸上的零件，并與機(jī)座作相對(duì)旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)等運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的摩擦盡量降低，以獲得較高傳動(dòng)效率。常用的滾動(dòng)軸承已制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，它是利用滾動(dòng)摩擦原理設(shè)計(jì)而成，由專業(yè)化工廠成批生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。在機(jī)械設(shè)計(jì)中只需根據(jù)工作條件選用合適的滾動(dòng)軸承類型和型號(hào)進(jìn)行組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
6．1．1 滾動(dòng)軸承的工作特點(diǎn)
與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有下列優(yōu)點(diǎn)：
（1）應(yīng)用設(shè)計(jì)簡單，產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)生產(chǎn)廠家進(jìn)行大批量生產(chǎn)，具有優(yōu)良的互換性和通用性。
（2）起動(dòng)摩擦力矩低，功率損耗小，滾動(dòng)軸承效率（0.98～0.99）比混合潤滑軸承高。
（3）負(fù)荷、轉(zhuǎn)速和工作溫度的適應(yīng)范圍寬，工況條件的少量變化對(duì)軸承性能影響不大。
（4）大多數(shù)類型的軸承能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，軸向尺寸較小。
（5）易于潤滑、維護(hù)及保養(yǎng)。
6．1．2滾動(dòng)軸承的主要類型
機(jī)械有各種不同的工況，為滿足這些具體的使用要求，需要有不同類型的軸承來保證實(shí)際需要。根據(jù)滾動(dòng)體形狀，滾動(dòng)軸承大致可分為球軸承和滾子軸承；按其承受負(fù)荷的主要方向，則可分為向心軸承和推力軸承。為球軸承和滾子軸承的一般特性比較。
表10 球軸承和滾子軸承的一般特性比較
項(xiàng) 目
球 軸 承
滾子軸承
負(fù) 荷
較小負(fù)荷
大 負(fù) 荷
轉(zhuǎn) 速
高 速
較 低 速
摩 擦
小
較 大
耐沖擊性
較 小
較 大
（1）滾動(dòng)軸承類型的選擇
滾動(dòng)軸承類型多種多樣，選用時(shí)可考慮以下方面因素，從而進(jìn)行選擇。
a．載荷的大小、方向和性質(zhì)
b. 允許轉(zhuǎn)速
c. 剛性
d. 調(diào)心性能和安裝誤差
e. 安裝和拆卸
f. 市場性
（2）失效形式：
在一般機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于滾動(dòng)軸承的失效而造成整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的損壞所占的比例很大。因此，在滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)中如對(duì)各種因素考慮不周，就將降低實(shí)際的使用壽命。
表11 滾動(dòng)軸承常見的失效形式
失效形式
現(xiàn)象
失效原因
點(diǎn)蝕
內(nèi)外圈的滾道及滾動(dòng)體的表面出現(xiàn)許多點(diǎn)蝕坑
過載、裝配不當(dāng)（配合過緊、內(nèi)外圈不正）和潤滑不良。
磨粒磨損
粘著磨損
滾道表面、滾動(dòng)體與保持架接觸部位發(fā)生磨損，引擎內(nèi)部松動(dòng)。
在滾道及滾動(dòng)體表面上有粘著痕跡。
軸承內(nèi)部有言磨物、潤滑不良。
速度太高、潤滑不良；不適當(dāng)?shù)难b配；內(nèi)外圈配合柱面松動(dòng)；
斷裂
內(nèi)外圈上發(fā)生軸向、周向裂紋；保持架開裂；
配合太緊；裝配面部均勻；軸承座畸變；旋轉(zhuǎn)爬行或微動(dòng)磨損；
塑性變形
滾動(dòng)體或套圈滾道上出現(xiàn)不均勻的塑性變形凹坑。
靜載荷或沖擊載荷過大。
其他
銹蝕、電腐蝕、不正常溫升
軸承內(nèi)有濕氣或酸液；有電流
連續(xù)或簡短通過；潤滑劑太多、內(nèi)部游隙不當(dāng)?shù)龋?
影響滾動(dòng)軸承的主要因素為：載荷情況、潤滑情況、裝配情況、環(huán)境條件及材質(zhì)或制造精度等。
6．2 滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算
決定軸承尺寸時(shí)，要針對(duì)主要失效形式進(jìn)行必要的計(jì)算。一般工作條件的回轉(zhuǎn)滾動(dòng)軸承，應(yīng)進(jìn)行接觸疲勞壽命計(jì)算。
本次設(shè)計(jì)的動(dòng)力棍子總成及張緊輪總成選用的軸承是深溝球軸承：（1）6205
（2）6203
如下表12所示:
表12 軸承參數(shù)表
軸承類型
型號(hào)
d/mm
D/mm
B/mm
深溝球軸承
6205
25
52
15
14.0kN
7.88kN
深溝球軸承
6203
17
40
12
9.95kN
4.75kN
（2）6205軸承壽命的計(jì)算
根據(jù)公式:
式中： ------軸承的額定壽命(h)
------軸承轉(zhuǎn)速r/min
------基本額定動(dòng)載荷 (N)
------當(dāng)量動(dòng)載荷 (N)
------壽命指數(shù)；對(duì)球軸承，=3。
所有根據(jù)計(jì)算，6205滿足壽命要求。
6203更滿足壽命要求。
6．3 設(shè)計(jì)總結(jié)
基于整個(gè)滑橇式輸送機(jī)5.5m鏈?zhǔn)降膭?dòng)力滾床設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)部分完成了SEW減速電機(jī)的選型，動(dòng)力輥?zhàn)拥脑O(shè)計(jì)，傳動(dòng)構(gòu)件和傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，以及張緊裝置的設(shè)計(jì)，滾動(dòng)軸承的選型與校驗(yàn)。5.5m的鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床有6個(gè)動(dòng)力輥?zhàn)?，?dòng)力輥?zhàn)影匆欢ㄩg隔均勻布置。動(dòng)力輥?zhàn)佑砂惭b在一根通軸上的兩個(gè)滾子組成。其中一個(gè)滾子為“U形”帶導(dǎo)向邊沿的動(dòng)力滾，另一個(gè)為平直的從動(dòng)滾。依靠滾子的摩擦力來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存、前進(jìn)、后退。
本次設(shè)計(jì)的相關(guān)圖片見圖20:
圖20
結(jié)束語
本次設(shè)計(jì)的5.5m的鏈?zhǔn)絼?dòng)力滾床，完成了設(shè)計(jì)中的尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了一系列的校驗(yàn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全能夠滿足要求，說明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是合理的。然后選擇電機(jī)和軸承，以及相關(guān)校驗(yàn)等。由于專業(yè)知識(shí)的限制，無法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。只是對(duì)控制系統(tǒng)做了初步的了解。
作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，明白要想作為一名設(shè)計(jì)人員其身上的擔(dān)子是非常重的。因?yàn)樵O(shè)計(jì)都是極其復(fù)雜而又比較細(xì)致的工作。比如說這次選擇的電機(jī)及其機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩，軸的設(shè)計(jì)，以及鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，軸承的校核等，都是看是否能夠滿足使用要求。這些都說明了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。但是當(dāng)自己設(shè)計(jì)的成果擺在面前時(shí)，自己就感覺特別的欣慰，畢竟設(shè)計(jì)成果滿足任務(wù)要求。
參考文獻(xiàn)：
[1]范祖堯.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996
[2]吉林工業(yè)大學(xué) 蘇州鏈條廠.鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992
[3]鄭志風(fēng).鏈傳動(dòng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1984
[4]東北工學(xué)院<機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊>編寫組.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(第2版)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1989
[5]宋學(xué)義.袖珍液壓氣動(dòng)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1995
[6]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊—第5版[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008
[7]黃悠調(diào),趙松年. 機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.
[8]趙丁選.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)使用手冊(下冊) [M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 工業(yè)裝備與信息工程出版中心, 2003.
[9]趙松年,張奇鵬. 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1996.
[10]黃純穎.高志等主編.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2000
[11]汪琪.機(jī)械零件設(shè)計(jì)問題解析[M].北京：中國致公出版社，1993
[12]廖念釗.互換性與技術(shù)測量[M].第四版.北京:中國計(jì)量出版社,2000
[13]徐灝.機(jī)械手冊[E].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991
[14]蔡春源.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊[E].冶金工業(yè)出版社,1995
[15]孟憲源、姜琪.機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998
[16]濮良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2001
[17]鄞丈緯. 機(jī)械原理[M]．北京：高等教育出版社．1997
[18]胨立周. 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)[M]上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版杜，1982
[19]郭芝俊、張林芳. 機(jī)械設(shè)計(jì)便覽[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社1988
[20]楊廷力，機(jī)械系統(tǒng)基本理論，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996。
[21]宋余九.金屬材料的設(shè)計(jì)、選用、預(yù)測[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002.
外文資料
The Two-Dimensional Dynamic Behavior of Conveyor Belts
Ir. G. Lodewijks, Delft University of Technology, The Netherlands
1. SUMMARY
1--------In this paper a new finite element model of a belt-conveyor system will be introduced. This model has been developed in order to be able to simulate both the longitudinal and transverse dynamic response of the belt during starting and stopping. Application of the model in the design stage of long overland belt-conveyor systems enables the engineer, for example, to design proper belt-conveyor curves by detecting premature lifting of the belt off the idlers. It also enables the design of optimal idler spacing and troughing configuration in order to ensure resonance free belt motion by determining (standing) longitudinal and transverse belt vibrations. Application of feed-back control techniques enables the design of optimal starting and stopping procedures whereas an optimal belt can be selected by taking the dynamic propert
收藏